ವಸ್ತು: ಶಾಖದ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನ, ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ, ಶಾಖ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ
ನೀವು ಎಂದಾದರೂ ಐಸ್ಡ್ ಟೀ, ಐಸ್ಡ್ ಹಾಲು, ಐಸ್ಡ್ ಸಿರಪ್ ಇತ್ಯಾದಿಗಳನ್ನು ಸೇವಿಸಿದ್ದೀರಾ? ಸರಿ, ಐಸ್ಡ್ ಟೀ ತಯಾರಿಸುವಾಗ, ನಾವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಒಂದು ಲೋಟದಲ್ಲಿ ಬಿಸಿ ಅಥವಾ ಬೆಚ್ಚಗಿನ ನೀರನ್ನು ಐಸ್ ಕ್ಯೂಬ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಬೆರೆಸುತ್ತೇವೆ. ಬಿಸಿ ನೀರು ಅಥವಾ ಬೆಚ್ಚಗಿನ ನೀರು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದರೆ, ಐಸ್ ಕ್ಯೂಬ್‌ಗಳು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಸ್ವಲ್ಪ ಸಮಯದವರೆಗೆ ಮುಟ್ಟಿದ ನಂತರ, ಐಸ್ ಕ್ಯೂಬ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಬಿಸಿ ಚಹಾದ ಮಿಶ್ರಣವು ಐಸ್ಡ್ ಟೀ ಆಗಿ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ (ಐಸ್ ಕ್ಯೂಬ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಬೆಚ್ಚಗಿನ ಚಹಾದ ಮಿಶ್ರಣವು ಒಂದೇ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ತಲುಪಿದೆ). ನಾವು ಬಿಸಿನೀರನ್ನು ತಣ್ಣೀರಿನೊಂದಿಗೆ ಬೆರೆಸಿದಾಗಲೂ ಅದೇ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಸ್ಪರ್ಶಿಸಿದ ನಂತರ, ಬಿಸಿನೀರು ಮತ್ತು ತಣ್ಣೀರು ಬೆಚ್ಚಗಿನ ನೀರಾಗಿ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ (ಬಿಸಿ ನೀರು ಮತ್ತು ತಣ್ಣೀರಿನ ಮಿಶ್ರಣವು ಒಂದೇ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ತಲುಪಿದೆ). ಸ್ಪರ್ಶಿಸಿದ ನಂತರ ಈ ವಸ್ತುಗಳು ಒಂದೇ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಏಕೆ ತಲುಪಬಹುದು?
ಶಾಖದ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನ
ವಿಭಿನ್ನ ತಾಪಮಾನ ಹೊಂದಿರುವ ವಸ್ತುಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಸಂಪರ್ಕಕ್ಕೆ ಬಂದಾಗ, ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ ಹೊಂದಿರುವ ವಸ್ತುವಿನಿಂದ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನ ಹೊಂದಿರುವ ವಸ್ತುವಿಗೆ ಶಾಖ ವರ್ಗಾವಣೆ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ, ಇದನ್ನು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಶಾಖ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸಂಪರ್ಕದಲ್ಲಿರುವ ವಸ್ತುಗಳು ಒಂದೇ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ತಲುಪಿದ ನಂತರ ಈ ಶಾಖ ವರ್ಗಾವಣೆ ನಿಲ್ಲುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ನಾವು ಬಿಸಿನೀರನ್ನು ತಣ್ಣೀರಿನೊಂದಿಗೆ ಬೆರೆಸಿದರೆ, ಶಾಖವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಿಸಿ ನೀರಿನಿಂದ ತಣ್ಣೀರಿಗೆ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ನಾವು ಬಿಸಿ ಕಬ್ಬಿಣವನ್ನು ತಣ್ಣೀರಿನಲ್ಲಿ ಹಾಕಿದಾಗ, ಬಿಸಿ ಕಬ್ಬಿಣದಿಂದ ನೀರಿಗೆ ಶಾಖ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ಕಬ್ಬಿಣ ಮತ್ತು ನೀರು ಒಂದೇ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ತಲುಪಿದ ನಂತರ ಶಾಖದ ಹರಿವು ನಿಲ್ಲುತ್ತದೆ. ವೈದ್ಯರು ಅಥವಾ ನರ್ಸ್ ನಿಮ್ಮ ದೇಹಕ್ಕೆ ಥರ್ಮಾಮೀಟರ್ ಅನ್ನು ಜೋಡಿಸಿದಾಗ, ಶಾಖವು ನಿಮ್ಮ ದೇಹದಿಂದ ಥರ್ಮಾಮೀಟರ್‌ಗೆ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ನಿಮ್ಮ ದೇಹ ಮತ್ತು ಥರ್ಮಾಮೀಟರ್ ಒಂದೇ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ತಲುಪಿದ ನಂತರ ಈ ಶಾಖ ವರ್ಗಾವಣೆ ನಿಲ್ಲುತ್ತದೆ. ಬಳಸಿದ ಥರ್ಮಾಮೀಟರ್ ಪಾದರಸದ ಥರ್ಮಾಮೀಟರ್ ಆಗಿದ್ದರೆ, ನಿಮ್ಮ ದೇಹ ಮತ್ತು ಥರ್ಮಾಮೀಟರ್ ಒಂದೇ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ತಲುಪಿದಾಗ, ಪಾದರಸದ ಮೇಲ್ಮೈ ಚಲಿಸುವುದನ್ನು ನಿಲ್ಲಿಸುತ್ತದೆ. ಪಾದರಸದ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವ ಸಂಖ್ಯೆಯು ಆ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ನಿಮ್ಮ ದೇಹದ ಉಷ್ಣತೆಯಾಗಿದೆ.
ಸ್ವಾಭಾವಿಕವಾಗಿ, ಶಾಖವು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನವಿರುವ ವಸ್ತುಗಳಿಂದ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನವಿರುವ ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ ಸ್ವಾಭಾವಿಕವಾಗಿ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ಶಾಖ ವರ್ಗಾವಣೆಯು ಪರಸ್ಪರ ಸಂಪರ್ಕದಲ್ಲಿರುವ ವಸ್ತುಗಳ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಸಮಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. 18 ನೇ ಶತಮಾನದಲ್ಲಿ, ಭೌತವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಶಾಖದ ಹರಿವು ದ್ರವದ ಚಲನೆಯಾಗಿದೆ ಎಂದು ಅನುಮಾನಿಸಿದರು, ಇದು ಅದೃಶ್ಯ ರೀತಿಯ ದ್ರವವಾಗಿದೆ (ದ್ರವಗಳು ಹರಿಯಬಲ್ಲ ವಸ್ತುಗಳು. ದ್ರವಗಳಲ್ಲಿ ದ್ರವಗಳು ಮತ್ತು ಅನಿಲಗಳು ಸೇರಿವೆ. ನೀರು (ಒಂದು ದ್ರವ) ಒಂದು ದ್ರವವಾಗಿದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಅದು ಹರಿಯಬಲ್ಲದು. ಗಾಳಿಯು ಹರಿಯಬಲ್ಲದು ಏಕೆಂದರೆ ಅದು ದ್ರವವಾಗಿದೆ). ಈ ದ್ರವವನ್ನು ಕ್ಯಾಲೋರಿಕ್ ಎಂದು ಹೆಸರಿಸಲಾಯಿತು . ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಫಲಿತಾಂಶಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ಈ ಕ್ಯಾಲೋರಿಕ್‌ನ ಅಸ್ತಿತ್ವವನ್ನು ಸಾಬೀತುಪಡಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗದ ಕಾರಣ ಕ್ಯಾಲೋರಿಕ್ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಇನ್ನು ಮುಂದೆ ಬಳಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ .
19 ನೇ ಶತಮಾನದಲ್ಲಿ, ಜೇಮ್ಸ್ ಪ್ರೆಸ್ಕಾಟ್ ಜೌಲ್ (1818-1889) ಎಂಬ ಇಂಗ್ಲಿಷ್ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞನು ಕಲಕುವ ಚಕ್ರವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಪಾತ್ರೆಯಲ್ಲಿ ನೀರನ್ನು ಹೇಗೆ ಬಿಸಿ ಮಾಡುವುದು ಎಂಬುದನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಿದನು. ತನ್ನ ಪ್ರಯೋಗದ ಫಲಿತಾಂಶಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ಜೌಲ್ ಬೆಂಕಿಯಿಂದ ಬಿಸಿಯಾದ ನೀರಿನೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಕೆ ಮಾಡಿದನು. ಜ್ವಾಲೆ ಮತ್ತು ನೀರನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಪಾತ್ರೆಯು ಸಂಪರ್ಕಕ್ಕೆ ಬಂದಾಗ, ಶಾಖವು ಬೆಂಕಿಯಿಂದ (ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ) ನೀರಿಗೆ (ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನ) ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ಬೆಂಕಿಯ ಸಂಪರ್ಕದಿಂದ ನೀರಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿನ ಹೆಚ್ಚಳ ಮತ್ತು ಕಲಕುವವನು ಮಾಡಿದ ಕೆಲಸದಿಂದಾಗಿ ನೀರಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿನ ಹೆಚ್ಚಳದ ನಡುವಿನ ಹೋಲಿಕೆಯನ್ನು ಮಾಡಿದ ನಂತರ, ಜೌಲ್ ಶಾಖವು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ವಸ್ತುವಿನಿಂದ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ವಸ್ತುವಿಗೆ ಚಲಿಸುವ ಶಕ್ತಿ ಎಂದು ತೀರ್ಮಾನಿಸಿದನು. ಶಾಖವು ಶಕ್ತಿಯಲ್ಲ (ಚಲನ ಶಕ್ತಿ, ಸಂಭಾವ್ಯ ಶಕ್ತಿ, ರಾಸಾಯನಿಕ ಶಕ್ತಿ, ಇತ್ಯಾದಿಗಳಂತೆ ಶಾಖವು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ರೀತಿಯ ಶಕ್ತಿಯಲ್ಲ) . ಶಾಖವು ತಾಪಮಾನ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳಿಂದಾಗಿ ಚಲಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ . ಆದ್ದರಿಂದ ಶಾಖವು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ವಸ್ತುವಿನಿಂದ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ವಸ್ತುವಿಗೆ ಹರಿಯುವಾಗ , ಶಕ್ತಿಯು ವಾಸ್ತವವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ವಸ್ತುವಿನಿಂದ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ವಸ್ತುವಿಗೆ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ಸಂಪರ್ಕದಲ್ಲಿರುವ ವಸ್ತುಗಳು ಒಂದೇ ತಾಪಮಾನ ಅಥವಾ ಉಷ್ಣ ಸಮತೋಲನವನ್ನು ತಲುಪಿದ ನಂತರ ಶಕ್ತಿಯ ವರ್ಗಾವಣೆ ನಿಲ್ಲುತ್ತದೆ.
ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ
ಹೆಚ್ಚಿನ ಪಾತ್ರೆಗಳನ್ನು ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂನಿಂದ ಏಕೆ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ? ನಿಮ್ಮ ಎಡಗೈ ಕಬ್ಬಿಣವನ್ನು ಹಿಡಿದಿದ್ದರೆ, ನಿಮ್ಮ ಬಲಗೈ ಗಾಜನ್ನು ಹಿಡಿದಿದ್ದರೆ, ನಂತರ ಕಬ್ಬಿಣ ಮತ್ತು ಗಾಜನ್ನು ಬೆಂಕಿಗೆ ಮುಟ್ಟಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸೋಣ. ನಿಮ್ಮ ಎಡಗೈ ಅಥವಾ ಬಲಗೈ ಬಿಸಿಯಾಗಿದೆಯೇ? ಈ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳು, ಮತ್ತು ಬಹುಶಃ ನೀವು ಕೇಳಬಹುದಾದ ಇತರ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳು ವಸ್ತುವಿನ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿವೆ. ವಸ್ತುವಿನ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆಯು ವಸ್ತುವಿನ ಮೂಲಕ ಶಾಖವನ್ನು ವರ್ಗಾಯಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವಾಗಿದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ (k) ಹೊಂದಿರುವ ವಸ್ತುಗಳು ಶಾಖದ ಉತ್ತಮ ವಾಹಕಗಳಾಗಿವೆ (ಉತ್ತಮ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕಗಳು). ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ಕಡಿಮೆ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ ಹೊಂದಿರುವ ವಸ್ತುಗಳು ಶಾಖದ ಕಳಪೆ ವಾಹಕಗಳಾಗಿವೆ (ಕೆಟ್ಟ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕಗಳು).
ಶಾಖ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ
ಶಾಖ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ (C) ಎಂದರೆ ಇಡೀ ವಸ್ತುವಿನ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಒಂದು ಡಿಗ್ರಿ ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಬೇಕಾದ ಶಾಖದ ಪ್ರಮಾಣ . ಶಾಖ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಸೂತ್ರ:
ಸಿ = ಎಂಸಿ
ಮಾಹಿತಿ: C = ಶಾಖ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ, m = ವಸ್ತುವಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ, c = ವಸ್ತುವಿನ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಶಾಖ .
